Reverse Osmosis Desalination System Powered by Solar Photovoltaic Energy. Case Study in an Autonomous Region of Tlemcen, Algeria

Abstract

[Abstract] This study presents the implementation of a photovoltaic-powered brackish water desalination system in the village of Sebaa El Cheoukh, Algeria. The objective is to propose a solution that is technically feasible, economically viable, and environmentally sustainable for rural irrigation in areas with high solar potential and limited water resources. The technical analysis focused on the sizing of the solar pumping subsystem, the reverse osmosis (RO) unit, and the associated photovoltaic fields. Validation of the results using PVsyst confirms the technical feasibility of the system. The economic assessment indicates the project’s profitability, with a positive Net Present Value (NPV) and a favorable Internal Rate of Return (IRR). The RO unit produces 33 m³/day of desalinated water, and blending it with the available raw water optimizes both the volume of usable water and its quality for irrigation, thereby enhancing irrigation efficiency and agricultural profitability. From an environmental perspective, the project reduces CO₂ emissions by approximately 13.4 tons per year and promotes sustainable brine management through solar evaporation, with potential for salt recovery. This study demonstrates that PV-RO systems provide a reliable, cost-effective, and sustainable solution for water management and agricultural development.[Resumen] Este estudio presenta la implementación de un sistema de desalación de agua salobre alimentado por energía fotovoltaica en el pueblo de Sebaa El Cheoukh, Argelia. El objetivo es proponer una solución técnica, económicamente viable y ambientalmente sostenible para la irrigación rural en zonas con alto potencial solar y recursos hídricos limitados. El análisis técnico se centró en el dimensionamiento del subsistema de bombeo solar, la unidad de ósmosis inversa (OI) y los campos fotovoltaicos asociados. La validación de los resultados mediante PVsyst confirma la viabilidad técnica del sistema. La evaluación económica indica la rentabilidad del proyecto, con un Valor Actual Neto (VAN) positivo y una Tasa Interna de Retorno (TIR) favorable. La unidad de OI produce 33 m³/día de agua desalinizada, y su mezcla con el agua bruta disponible optimiza tanto el volumen de agua útil como su calidad para riego, mejorando así la eficiencia del riego y la rentabilidad agrícola. Desde el punto de vista ambiental, el proyecto permite reducir las emisiones de CO₂ en aproximadamente 13,4 toneladas al año y promueve la gestión sostenible de la salmuera mediante evaporación solar, con potencial para la recuperación de sal. Este estudio demuestra que los sistemas OI-FV constituyen una solución fiable, rentable y sostenible para la gestión del agua y el desarrollo agrícola.[Resumo] Este estudo presenta a implementación dun sistema de desalinización de augas salobres alimentado por enerxía fotovoltaica na vila de Sebaa El Cheoukh, Arxelia. O obxectivo é propoñer unha solución tecnicamente viable, economicamente rendible e ambientalmente sostible para a irrigación rural en zonas con alto potencial solar e recursos hídricos limitados. A análise técnica centrouse no dimensionamento do subsistema de bombeo solar, da unidade de ósmose inversa (OI) e dos campos fotovoltaicos asociados. A validación dos resultados mediante PVsyst confirma a viabilidade técnica do sistema. A avaliación económica indica a rendibilidade do proxecto, cun Valor Actual Neto (VAN) positivo e unha Taxa Interna de Retorno (TIR) favorable. A unidade de OI produce 33 m³/día de auga desalinizada, e a súa mestura coa auga bruta dispoñible optimiza tanto o volume de auga útil como a súa calidade para rega, mellorando así a eficiencia da irrigación e a rendibilidade agrícola. Desde o punto de vista ambiental, o proxecto permite reducir as emisións de CO₂ en aproximadamente 13,4 toneladas ao ano e promove a xestión sostible da salmoura mediante evaporación solar, con potencial para a recuperación de sal. Este estudo demostra que os sistemas OI-FV constitúen unha solución fiable, rendible e sostible para a xestión da auga e o desenvolvemento agrícola.